Un horno de arco eléctrico (EAF) es un horno industrial de alta temperatura utilizado para fundir metal, principalmente chatarra de acero, mediante la generación de un arco eléctrico entre los electrodos y la carga metálica. El proceso consiste en cargar el horno con chatarra, precalentarla y utilizar arcos eléctricos de alta tensión para fundir el metal. El horno está equipado con un mecanismo basculante para verter el metal fundido y un sistema de extracción de humos para mayor seguridad. El proceso incluye etapas como la fusión, el refinado y la formación de escoria, con aditivos como cal quemada y esparita para mejorar la eficiencia. El horno funciona con corriente eléctrica trifásica, utilizando electrodos de grafito para crear el arco y generar el calor necesario para la fusión.
Explicación de los puntos clave:
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Principio básico de funcionamiento:
- El horno de arco eléctrico utiliza un arco eléctrico para generar calor intenso, que funde la carga metálica.
- El arco se forma entre los electrodos de grafito y la chatarra metálica, creando temperaturas lo suficientemente altas como para fundir el metal.
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Componentes del horno:
- Techo: Contiene orificios para la inserción del electrodo y está fabricada con materiales refractarios como ladrillos de alúmina y magnesita-cromita.
- Hogar: Contiene el metal fundido y la escoria, a menudo refrigerados por agua para soportar altas temperaturas.
- Electrodos: Típicamente hechos de grafito, son los componentes primarios que crean el arco eléctrico.
- Mecanismo basculante: Permite que el horno vierta metal fundido en moldes o cucharas.
- Sistema de extracción de humos: Garantiza la seguridad del operario eliminando los gases y partículas nocivos.
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Etapas de la operación:
- Cargando: La chatarra se carga en el horno mediante una gran cesta. El techo se abre para permitir la carga.
- Deshielo: Se bajan electrodos sobre la chatarra y se produce un arco eléctrico. Se aumenta la tensión para acelerar la fusión.
- Refinado: Se introducen aditivos como cal quemada y espato para formar la escoria, que ayuda a eliminar las impurezas.
- Tapping: El horno se inclina para verter el metal fundido en una cuchara o molde.
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Fuente de energía:
- El horno funciona con corriente eléctrica trifásica, que se suministra a través de barras colectoras de cobre.
- El arco eléctrico genera el calor necesario para la fusión, lo que hace que el proceso sea muy eficiente desde el punto de vista energético en comparación con los altos hornos tradicionales.
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Manipulación de materiales:
- Como carga puede utilizarse tanto chatarra pesada como ligera.
- El precalentamiento de la chatarra con los gases de escape mejora la eficiencia energética.
- El uso de aditivos como la cal quemada y la chispa acelera la formación de escoria y mejora la calidad del metal fundido.
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Seguridad y medio ambiente:
- El sistema de extracción de humos es crucial para mantener un entorno de trabajo seguro mediante la eliminación de humos y partículas nocivos.
- El horno está diseñado para funcionar a una presión ligeramente positiva para evitar la entrada de contaminantes.
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Ventajas de los hornos de arco eléctrico:
- Flexibilidad: Capaz de fundir una amplia gama de chatarra.
- Eficacia: Alta eficiencia energética gracias al método de calentamiento directo.
- Impacto medioambiental: Menor huella de carbono en comparación con los altos hornos tradicionales, especialmente cuando funcionan con fuentes de energía renovables.
Comprendiendo estos puntos clave, se puede apreciar la complejidad y eficacia de los hornos de arco eléctrico en los procesos metalúrgicos modernos. El diseño y el funcionamiento de estos hornos están optimizados para lograr una alta productividad, seguridad y sostenibilidad medioambiental.
Cuadro recapitulativo:
| Aspecto | Detalles |
|---|---|
| Principio de funcionamiento | Utiliza arcos eléctricos entre electrodos de grafito y metal para generar calor. |
| Componentes clave | Techo, hogar, electrodos, mecanismo basculante, sistema de extracción de humos. |
| Etapas de la operación | Cargar, fundir, refinar, golpear. |
| Fuente de energía | Corriente eléctrica trifásica suministrada a través de barras colectoras de cobre. |
| Manipulación de materiales | Maneja chatarra pesada y ligera, precalentamiento y aditivos para mayor eficacia. |
| Seguridad y medio ambiente | Sistema de extracción de humos, diseño de presión positiva para mayor seguridad. |
| Ventajas | Flexibilidad, alta eficiencia energética, menor huella de carbono. |
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